Эколого-экономическое обоснование внедрения электрофлотатора для очистки сточных вод от меди

 

Казанский национальный исследовательский  технический университет

им. А.Н.Туполева - КАИ

Кафедра Общей  химии и Экологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

по дисциплине «Экономика природопользования и природоохранной деятельности»

 

 

 

Эколого-экономическое  обоснование внедрения электрофлотатора для очистки сточных вод от меди 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                     Исполнитель студент гр.3672

                                                                     Надеждина И.В.

                                                                    Научный руководитель:

                                                                     Чижевский А.А.

                                                                 Рецензент: канд.хим.наук

                                                                    доцент кафедры

                                     общей химии и экологии

                Гоголь Э. В.                       

 

 

 

2013

Содержание

                                                      Введение            

 

Существующая в настоящее время система организации промышленных производств обусловила большие потоки химических элементов из техносферы в биосферы. Среди наиболее распространенных, а также наиболее эффективным способ минимизации выбросов в окружающую среду является система экономических рычагов, использование которых приводит к разумному снижению выбросов в окружающую среду.

Таким действенным механизмом в  современных условиях является широкое  применение экономических административных ресурсов. Иными словами, речь идет о разработке и непрерывном совершенствовании многоуровневой системы платежей за ущерб в ходе осуществления той или иной хозяйственной деятельности. Наиболее значимыми подходами являются расчеты нормативов допустимого антропогенного воздействия на окружающую среду.                               

Цель работы: Проведение анализа способов минимизации платежей за негативное воздействие за сброс промышленных сточных вод процесса меднения.  

Задачи:                                                                                                                                 - представить характеристику производственного меднения с точки зрения образования сточных вод.

- описать опасные свойства загрязнителей.

- произвести расчет платежей за негативное воздействие от производственных стоков.

- рассмотреть способы минимизации платежей.

I. Характеристика производственного процесса меднения с точки зрения образования сточных вод, их количественного и качественного состава

 

Основными неорганическими  (минеральными)  загрязнителями пресных вод являются разнообразные химические соединения,  токсичные для обитателей водной среды. 

Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора, а также цианидные соединения.

Большинство  из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются  по  пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. 

Ежегодно в  сточных водах гальванических цехов теряется более 0,46 тысяч тонн меди, 3,3 тысяч тонн цинка, десятки тысяч тонн кислот и щелочей. Помимо указанных потерь соединения меди и цинка, выносимые сточными водами из очистных сооружений гальванического производства, оказывают весьма вредное влияние на экосистему.

Отходы, содержащие ртуть,  свинец,  медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится  далеко за пределы территориальных  вод.

Установлено, что  соединения меди и цинка даже при  малых концентрациях (0,001 г/л) тормозят развитие, а при больших (более 0,004 г/л) вызывают токсическое воздействие на водную фауну.

Медные покрытия чаще всего применяют для экономии никеля как подслой при никелировании и хромировании. Вследствие промежуточного покрытия стали и чугуна  медью достигается лучшее сцепление между основным металлом и металлом покрытия и уменьшается вредное  влияние водорода. Медные покрытия широко применяются также для местной защиты при цементации и в  гальванопластике. Медные покрытия хорошо полируются, что имеет значение при декоративно-защитных покрытиях. Хорошо оснащенные гальванические цехи имеются почти на всех машиностроительных и металлообрабатывающих заводах России.

Каждый технологический  процесс гальванического нанесения  металлических покрытий состоит из ряда отдельных операций, которые можно разделить на 3 группы:

1. Подготовительные работы. Их цель - подготовка металла (его поверхности) для нанесения покрытия  гальваническим путем. На этой стадии технологического процесса проводится шлифование, обезжиривание и травление.

2. Основной процесс, цель которого заключается в образовании соответствующего металлического покрытия с помощью гальванического метода.

3. Отделочные операции. Они применяются для облагораживания и защиты гальванических покрытий. Наиболее часто для этих целей применяют пассивирование, окраску, лакирование и полирование.

В обычных условиях для  меднения  применяется  электролит такого состава (в г/л):

 

           Хлорид меди                                         30-40

           Соляная кислота                               400-550

          Уксусная кислота                                    5-10

 

При работе  с  повышенной  плотностью  тока   применяется электролит такого состава (в г/л):

 

           Фторборат меди                                   400

           Борфтористоводородная кислота         30

           Борная кислота                                  15-2

 

Можно выделить 2 основных системы водообеспечения  промышленных предприятий: прямоточная и последовательная система. При прямоточной системе (рис. 1.1.1) вся забираемая из водоема вода Qист после участия в технологическом процессе (в виде отработавшей – Qсбр) возвращается в водоем, за исключением того количества воды, которое безвозвратно расходуется в производстве (Qпот).

 

                               Q_пот

 

 

 

                

 

 

 

                  - вода чистая ненагретая

                  - cточная вода нагретая

                  - то же, ненагретая и загрязненная

                  - то же, очищенная

 

Рис. 1.1.1. Прямоточная система водообеспчения

 

Количество отводимых  в водоем сточных вод составляет:  

Qсбр = Qист  -  Qпот.

Следует отметить,  что сточные воды в зависимости  от вида загрязнений и других условий перед сбросом в водоем могут проходить через  очистные  сооружения. В  этом  случае  количество сбрасываемых в водоем сточных вод уменьшается, поскольку часть воды отводится со шламом (Qшл). По схеме водообеспечения с последовательным  использованием  воды  (рис. 1.1.2), которое может быть двух - трехкратным, количество сбрасываемых сточных вод уменьшается в  соответствии  с потерями на всех производствах и на очистных сооружениях:

Qсбр  = Qист  -  ( Qпот1  + Qпот2  + Qпот3 ) .                                                                      

              Q_пот1                                                Q_пот2

                  

                   ПП - 1                    ПП - 2

                                                                   

                                                                             ОС            Qшл

         Q_ист                                                            

                                                                                   Q_сбр

 

 

Рис. 1.1.2 Последовательная система водообеспечения

 

Повторное использование сточных вод после  соответствующей их очистки получило в настоящее время широкое распространение. В ряде отраслей промышленности 90-95% сточных вод используется в системах оборотного водоснабжения и лишь 5-10 %  - сбрасываются в водоем.

Рис. 1.1.3                        Рис. 1.1.4                       Рис. 1.1.5

    Q_пот                                             Q_пот                                              Q_пот

ПП                                               ПП                                        ПП

 

                                                                                                                              ОС        Q_шл

Q_об                                           Q_об                                   Q_об

              ОУ         Q_ун                             ОС        Q_шл                               ОУ

 

    Q_ист                      Q_сбр                        Q_ист             Q_сбр                       Q_ист                                Q_сбр 

 

 

 

               - сточная вода загрязненная

               - оборотная вода

ОУ - охладительная установка

Q_{об - оборотная вода}

Q_{ун - вода, теряемая при испарении и уносе из охладит. установки}

      

 

 

Если в системе  оборотного водоснабжения промышленного предприятия вода является теплоносителем и процессе использования лишь нагревается, то перед повторным применением ее предварительно охлаждают в пруду, брызгальном бассейне,  радирне.

Если вода служит средой, поглощающей и транспортирующей механические и растворенные примеси и в процессе производства загрязняется ими, то перед повторным применением вода проходит очистку на очистных сооружениях; при комплексном использовании сточной воды перед повторным применением  сточные  воды подвергаются очистке и охлаждению.

При таких системах оборотного водоснабжения для компенсации  безвозвратных потерь воды в производстве, на охладительных установках (испарение  с поверхности, унос ветром, разбрызгивание), на очистных сооружениях, а также  потерь воды, сбрасываемой в канализацию,  осуществляется подпитка из водоемов и других источников водоснабжения. Количество подпиточной воды определяется по формуле:        

    Qист = Qпот + Qун + Qшл + Qсбр  .

Подпитка систем  оборотного  водоснабжения может осуществляться постоянно и периодически. Общее  количество добавляемой воды составляет 5-10%  общего количества воды, циркулирующей в системе.

Химические методы очистки сточных вод гальванических отделений основаны на применении химических реакций, в результате которых загрязнения, содержащиеся в сточных водах, превращаются в соединения, безопасные для потребителя, или легко выделяются в виде осадков. Очистка сточных вод гальванического производства от ИТМ происходит в 2 стадии:

1. Образование труднорастворимых соединений.
2. Выделение этих соединений в осадок.

Нейтрализация ионов  тяжелых металлов осуществляется при  добавлении в сточные воды растворимых в воде щелочных реагентов. ИТМ при нейтрализации превращаются в труднорастворимые гидроксиды, которые выпадают в осадок.

Процесс идет в соответствии с реакцией:

               Cu²⁺ + 2OH^- = Cu(OH)₂;                        (a)

                Ni²⁺ + 2OH^- = Ni(OH)₂.                         (б)

 

Для лучшей и более  полной и быстрой коагуляции гидроксидов  используют флокулянт (полиакриламид)

Сточные воды 

 

                                                                                  вода     

 

 

 

 

1. Нейтрализатор
2. Флокулянт
3. Отстойник
4. Шламонакопитель
5. Обезвоживание

Сточные воды подпадают  в нейтрализатор 

1. для образования нерастворимых гидроксидов. После нейтрализации стоки направляются в отстойник

3. куда подается флокулянт. Из отстойника шлам попадает в шламонакопитель

4. откуда подается на обезвоживание

5. Обезвоживание проводится  в вакуум-фильтрах, фильтр-прессах  и центрифугах.